Uusi energiateollisuus kiihdyttää uudistumistaan, ja keraamisten osien käyttöarvo sähköistyksissä ja korkeajännite{0}}sähkökentissä kasvaa edelleen.

Uusien energiaajoneuvojen, energian varastoinnin, aurinkosähkön, vetyenergian ja suurtehoelektroniikkateknologian nopean kehityksen myötä uudet energialaitteet ovat asettaneet korkeampia vaatimuksia materiaalien korkealle-lämpötilan kestävyydelle, eristykselle, korroosionkestävyydelle, mekaaniselle lujuudelle ja mittojen stabiiliudelle. Erinomaisen sähköeristyksensä, korkean lämpötilan kestävyytensä, korroosionkestävyytensä, pienen dielektrisen häviönsä ja hyvän mittastabiiliutensa ansiosta keraamiset materiaalit tulevat yhä useammin sovelluksiin, kuten tehoakut, sähkökäyttöjärjestelmät, korkeajännitesähköt, energiaa varastoivat invertterit ja uusi energiatehoelektroniikka perinteisiltä teollisuuden aloilta.

 

Metallimateriaaleihin verrattuna tekninen keramiikka pystyy yleensä säilyttämään suhteellisen vakaan suorituskyvyn korkeissa lämpötiloissa, korkeajännitteissä, korkeataajuisissa ja monimutkaisissa kemiallisissa ympäristöissä. Siksi niillä on avaintoimintoja, kuten eristys, eristys, rakennetuki, lämmönhallinta ja sähkösuojaus joissakin uusissa energialaitteissa. Uusien energiajärjestelmien tehotiheyden kasvaessa myös keraamisten osien käyttöalue laajenee yksittäisistä eristyskomponenteista tarkkuusrakenneosiin ja toiminnallisiin komponentteihin.

 

 

 

Akku on yksi uusien energiaajoneuvojen tärkeimmistä ydinjärjestelmistä. Sen työympäristöön liittyy korkea jännite, suuri virta, lämpötilan vaihtelut ja pitkäkestoinen-mekaaninen tärinä, joten se asettaa tiukat vaatimukset sähköeristykselle ja lämpöturvallisuudelle. Akun sisällä keraamiset materiaalit voivat osallistua turvallisuussuojaukseen eri muodoissa, kuten pinnoitteina, erottimina, eristävinä rakenneosina ja tiivisteosina.

 

Keraamipäällysteiset{0}}kalvot ovat yksi edustavimmista sovelluksista. Lisäämällä epäorgaanisia keraamisia hiukkasia, kuten alumiinioksidia ja böhmiittiä polyolefiinipohjakalvon pinnalle, voidaan parantaa erottimen mittapysyvyyttä ja lämmönkestävyyttä korkeissa lämpötiloissa. Kun akku on korkeassa lämpötilassa tai epänormaaleissa käyttöolosuhteissa, keraaminen pinnoite voi vähentää erottimen merkittävän kutistumisen riskiä, ​​mikä tarjoaa vakaammat eristysolosuhteet positiivisen ja negatiivisen elektrodin välille.

 

Korkeajännitteisissä{0}}akkujärjestelmissä keraamisia eristeitä voidaan käyttää myös elektrodien, napojen ja muiden johtavien rakenteiden väliseen sähköiseen eristykseen. Esimerkiksi EV Fuse Ceramic Body -rungon on täytettävä eristyskyky, mekaaninen lujuus ja tietty lämpöstabiilisuus samanaikaisesti. Sen materiaaliominaisuudet vaikuttavat suoraan korkeajännitesuojakomponenttien toimintavarmuuteen epänormaaleissa virtaolosuhteissa.

 

Kun uusien energiaajoneuvojen jännitetaso kehittyy vähitellen 800 V:iin tai korkeammalle, korkeajännitteisten sähkösuojakomponenttien kestämä jännitys{1}} kasvaa edelleen. Keraamisten rakenneosien, kuten EV-sulakkeen keraamisen rungon, on saavutettava luotettava eristys rajoitetussa tilassa ja kestettävä sulatusprosessin aikana syntyvä lämpöshokki ja mekaaninen rasitus. Siksi materiaalin formulaatiosta, sintrausprosessista ja mittojen tarkkuudesta on tullut tärkeitä tekijöitä tuotesuunnittelussa.

 

 

Uusien{0}}energiaajoneuvojen ja energian varastointilaitteiden korkeajännitesuojajärjestelmien on yleensä katkaistava virta nopeasti epänormaaleissa olosuhteissa, kuten oikosulkuissa ja ylikuormituksessa. Tärkeänä ylivirtasuojakomponenttina sulakkeiden sisäisillä keraamisilla komponenteilla ei ole vain eristävää roolia, vaan ne on myös yhdistettävä sulate- ja täytemateriaalien kanssa valokaaren sammutuksen, lämmöneristyksen ja rakenteellisen tuen suorittamiseksi.

 

Perinteisissä pienjännite- ja teollisuussähkölaitteissa keraamiset putket, keraamiset holkit ja keraamiset kotelot ovat jo suhteellisen kypsiä. Uusien energiaajoneuvojen korkeajännitteisten-järjestelmien kehittämisen myötä keraamiset materiaalit ovat edelleen korkeajännitteisiä, kompakteja ja luotettavia. Esimerkiksi korkeajänniteajoneuvojen alumiinioksidin keraamisen putken on otettava huomioon korkea dielektrinen lujuus, mekaaninen lujuus ja lämmönkestävyys, jotta se mukautuu monimutkaiseen työympäristöön uusien energiaajoneuvojen korkeajännitepiirissä.

 

Alumiinioksidikeramiikka on yksi yleisimmistä keraamisista teknisistä materiaaleista korkeajännitesulakkeissa. Sillä on korkea eristyslujuus, lämmönkestävyys ja kemiallinen stabiilisuus, ja siitä voidaan tehdä putkimaisia, holkkimaisia-tai erikois-muotoisia rakenteita sintrausprosessin avulla. Al2O3-alumiinioksidikeraaminen putki korkea{7}}jännitesulakkeelle voidaan käyttää eristävänä ja rakenteellisena tukikomponenttina korkeajännitteisissä-suojalaitteissa, jotta saadaan vakaa eristys sulakkeen sisällä oleville eri johtaville alueille.

 

Autojen apupiirejä ja korkeajännitteisiä{0}}lisävarustejärjestelmiä varten keraamisten koteloiden on myös mukauduttava monimutkaisempiin asennustilan ja mekaanisten liitäntävaatimusten mukaan. Sähköajoneuvon apusulakkeen keraaminen runko on yksi tällainen sovellus. Sen suunnittelussa on kiinnitettävä huomiota eristysetäisyyden lisäksi myös mittatoleranssit, kokoonpanomenetelmät, lämpötilan nousu ja pitkäaikainen-luotettavuus.

 

 

 

Uudet energiaajoneuvojen sähkökäyttöjärjestelmät kehittyvät kohti suurta nopeutta, suurta tehotiheyttä ja korkeaa hyötysuhdetta. Moottorit, invertterit ja niihin liittyvät tehomoduulit ovat olleet alttiina suurille-taajuuksille ja lämpötilan muutoksille jo pitkään, ja perinteisiä materiaaleja voidaan vähitellen rajoittaa eristyksen, lämmönkestävyyden ja kulutuskestävyyden suhteen.

 

Keraamiset laakerit ovat edustava sovellus sähkökäyttöjärjestelmissä. Rakennekeramiikalla, kuten piinitridillä, on matala tiheys, korkea kovuus, hyvä kulutuskestävyys ja erinomaiset sähköeristysominaisuudet. Ne voivat vähentää mekaanista kitkaa-nopeiden moottorien ympäristöissä ja vähentää akselivirtojen aiheuttaman sähköisen korroosion riskiä.

 

Piikarbiditehopuolijohteita käyttävissä sähkökäyttöjärjestelmissä tehon kytkentätaajuutta ja kytkentänopeutta on lisätty edelleen, mikä tekee järjestelmästä tiukemmat vaatimukset eristysmateriaaleille ja pakkausrakenteille. Keraamiset alustat voivat tarjota luotettavan sähköisen eristyksen johtavien rakenteiden ja lämpöä hajottavien rakenteiden välillä samalla, kun ne suorittavat lämmönjohtamistehtäviä, mikä tekee niistä tärkeän perusmateriaalin suuritehoisille-tehoelektroniikkamoduuleille.

 

Sähkökäyttöjärjestelmän sisällä olevan keraamisen alustan lisäksi korkeajännitesulakkeiden suojakomponenttien on myös oltava vakaa eristerakenne{0}}. Esimerkiksi ylikuormitus- ja oikosulkusuojasulakkeen keraamisen rungon on säilytettävä hyvä eristys normaaleissa käyttöolosuhteissa ja kestettävä suuri ohimenevä lämpörasitus ylikuormitus- tai oikosulkusuojauksen aikana.

 

 

Uusien energiaajoneuvojen tehopuolijohdelaitteet, energiaa varastoivat muuntimet ja aurinkosähköinvertterit tuottavat suuren määrän lämpöä käytön aikana. Kun järjestelmän tehotiheys kasvaa, lämmön hajaantumisesta on tullut yksi tärkeimmistä teholaitteiden suorituskykyä rajoittavista tekijöistä.

 

Keraamiset alustat voivat tarjota sekä sähköeristys- että lämmönjohtamistoimintoja, joten niitä käytetään laajalti tehomoduulien pakkauksissa.

 

Alumiinioksidin ja alumiininitridin kaltaisilla materiaaleilla on erilaiset lämmönjohtavuus- ja kustannusominaisuudet, ja ne voidaan valita käyttöjännitteen, tehotason, lämpövastusvaatimusten ja valmistuskustannusten perusteella.

 

Niistä alumiininitridillä on korkea lämmönjohtavuus ja alhainen lämpölaajenemiskerroin, ja sillä on korkea käyttöarvo suuritehoisten{0}}elektroniikkapakkausten alalla. Kun keraamiset materiaalit yhdistetään metallijohtimien, kuten kuparin, kanssa, ne voivat muodostaa komposiittirakenteen, jolla on johtavat, lämpöä hajottavat ja eristävät toiminnot, mikä tarjoaa vakaan pohjan laajakaistaisille puolijohdelaiteille, kuten piikarbidille.

 

Uuden energian sähkösuojauksen alalla DC Automotive Fuses -sulakkeiden keraamiset materiaalit voivat hyödyntää keraamisten materiaalien lämmönkestävyyttä ja eristysominaisuuksia tarjotakseen vakaan rakenteellisen tuen autojen tasavirtasulakkeille. Kun uusien energiaajoneuvojen tasajännitteisten-jännitepiirien teho kasvaa jatkuvasti, niihin liittyvien keraamisten osien on parannettava edelleen lämpöiskun kestävyyttä, mekaanista lujuutta ja mittojen vakautta.

 

 

Energian varastointijärjestelmien on yleensä toimittava pitkään, ja ne voivat olla monimutkaisissa ympäristöissä, kuten korkeissa lämpötiloissa, alhaisissa lämpötiloissa, kosteudessa, pölyssä jne. Energian varastointiinvertterit, DC-virranjakelulaitteet, akun hallintajärjestelmät ja korkeajännitteiset suojajärjestelmät vaativat paljon eristysmateriaaleja.

 

Energiaa varastoivissa muuntimissa ja inverttereissä keraamiset substraatit voivat yhdistää teholaitteita ja lämmönpoistojärjestelmiä, mikä varmistaa sähköeristyksen ja johtaa nopeasti laitteiden tuottaman lämmön. Korkeataajuisissa kytkentäjärjestelmissä keraamisten materiaalien dielektriset ominaisuudet vaikuttavat myös loisparametreihin ja signaalin eheyteen, joten materiaalin valinta on arvioitava kattavasti yhdessä koko tehoelektroniikkajärjestelmän kanssa.

 

Sulake-sovelluksissa eristävä sähköinen steatiittikeraaminen sulakekappale voi hyödyntää materiaalien, kuten steatiittiposliinin, hyviä sähköeristys- ja lämmönkestävyysominaisuuksia, joita käytetään tiettyjen sähköisten suojalaitteiden eristykseen ja rakenteelliseen tukemiseen. Eri keraamisilla järjestelmillä on erilaiset dielektriset lujuudet, mekaaniset ominaisuudet, lämpölaajenemiskertoimet ja prosessointiominaisuudet, joten todellinen valinta on määritettävä kattavasti jännitteen, virran, lämpötilan ja mekaanisen kuormituksen perusteella.

 

 

 

Aurinkosähköinvertteri on tärkeä laite, joka yhdistää aurinkosähkön sähköntuotantojärjestelmän ja vaihtovirtaverkkoon. Se sisältää suuren määrän tehopuolijohteita, suodatinlaitteita ja korkeajännitteisiä{1}}sähkökomponentteja. Kun aurinkosähköjärjestelmien tehotasot kasvavat jatkuvasti, laitteiden lämmönhallinnan ja eristyssuunnittelun merkitys kasvaa.

 

Keraaminen kupari{0}}päällystetty substraatti voi siirtää virran metallikerroksen läpi ja käyttää keraamista eristettä sähköisen eristyksen saavuttamiseen siirtäen samalla teholaitteen tuottaman lämmön nopeasti lämmönpoistorakenteeseen. Tehokas-IGBT-, SiC MOSFET- ja muiden laitteiden tapauksessa pakkausmateriaalin lämmönjohtavuus, lämpölaajenemissovitus ja eristyskyky vaikuttavat suoraan moduulin pitkäaikaiseen luotettavuuteen.

 

Samaan aikaan korkeajännitteiset sulakkeet ja niiden keraamiset rakenneosat vaikuttavat myös aurinkosähkön tasavirtapuolen suojaukseen. Fuse Linkin keraaminen kotelo voi tarjota eristävän kotelon ja mekaanisen tuen sulake-elementille ja kestää vastaavan lämpö- ja mekaanisen rasituksen vikakatkaisuprosessin aikana.

 

 

Alumiinioksidikeramiikalla on kypsä teollinen valmistusperusta. Sen materiaalijärjestelmä on vakaa, sen hinta on suhteellisen hallittavissa ja se pystyy valmistamaan monimutkaisia ​​rakenteita erilaisilla muovaus- ja sintrausprosesseilla. Siksi sillä on laaja valikoima sovelluksia uusien energia- ja sähkölaitteiden alalla.

 

Uusissa energiaajoneuvojen suurjännitesulakkeissa Alumina Ceramic Insulator Tube for Fuse -sulakkeita voidaan käyttää eristykseen ja eristykseen eri johtavien osien välillä. Autojen suojajärjestelmissä, joissa on korkeampi jännitetaso, keraamisten putkien on täytettävä myös kattavat vaatimukset, kuten ryömintäetäisyys, sähkövälys, lämpöiskun kestävyys ja mekaaninen kokoonpano.

 

Korkeajännitteisten autojen sulakkeiden materiaalin puhtaus vaikuttaa myös tuotteen dielektrisiin ominaisuuksiin ja mekaaniseen vakauteen. . 95% Alumina Ceramic Tube for High Voltage Fuse on yksi yleisimmistä alumiinioksidikeraamien sovellusmuodoista. Tietty materiaalijärjestelmä on sovitettava käyttöjännitteen, lämpötilan, rakennekoon ja tuotantoprosessin mukaan.

 

Autojen korkeajännitteisten{0}}alustojen kehityksen myötä ympäristöstä, jossa alumiinioksidikeraamiputki korkeajännitteisille{1}}autojen sulakepinnoille on tehty, on tullut monimutkaisempi, mukaan lukien korkean-taajuuden kytkentä, virtapiikit, lämpötilajaksot ja mekaaniset tärinät. Siksi pelkkä keraamisten materiaalien eristyslujuuden parantaminen ei riitä vaatimusten täyttämiseen. Myös keraaminen kaava, sintraustiheys, mittatarkkuus ja rakennesuunnittelu on optimoitava kokonaisvaltaisesti.

 

 

Uusien energialaitteiden älykäs kehittäminen on johtanut myös keraamisten antureiden ja toiminnallisten keraamisten materiaalien käyttöön. Materiaalit, kuten zirkoniumoksidi, pietsosähköinen keramiikka ja ferriitti, voivat käyttää erityisiä sähköisiä, lämpö- ja mekaanisia ominaisuuksiaan parametrien, kuten lämpötilan, paineen, kaasupitoisuuden ja virran havaitsemiseen.

 

Korkeissa{0}}lämpötiloissa keraamisilla materiaaleilla on hyvä lämmönkestävyys, ja niitä voidaan käyttää anturien suojarakenteissa ja herkissä komponenteissa. Joillakin keraamisilla materiaaleilla on myös pietsosähköisiä, dielektrisiä tai magnetoelektrisiä muunnosominaisuuksia, ja niitä voidaan käyttää uusien energia-ajoneuvojen tunnistusjärjestelmissä, teollisissa ohjauksissa ja älykkäissä voimalaitteissa.

 

Autonomisen ajon, akun hallinnan ja energian varastoinnin valvontajärjestelmien jatkuvan kehityksen myötä anturien pitkän -vakauden, ympäristöhäiriöiden torjunta-ja mittatarkkuuden vaatimukset kasvavat jatkuvasti, mikä edistää myös toiminnallisen keramiikan kehitystä tarkkuuden ja integroinnin suuntaan.

 

 

 

Uusien energialaitteiden on yleensä toimittava jatkuvasti useita vuosia, joten keraamiset osat eivät vain täytä alkuperäisiä suorituskykyindikaattoreita, vaan niillä on myös oltava hyvä pitkän ajan{0}}luotettavuus. Materiaalin valinta, muovausprosessi, sintrausprosessi, pintakäsittely ja mittojen säätö vaikuttavat kaikki lopulliseen suorituskykyyn.

 

Korkeajännitteisten eristyskeraamien kohdalla on keskityttävä indikaattoreihin, kuten dielektrinen lujuus, tilavuusvastus, virumisetäisyys ja osittainen purkaus. Mekaaniselle kuormitukselle altistuvien keraamisten rakenneosien osalta on välttämätöntä keskittyä taivutuslujuuden, murtolujuuden, lämpöshokkisuorituskyvyn ja kokoonpanojännityksen arviointiin.

 

Lisäksi keramiikan ja metallien lämpölaajenemiskertoimen ero on myös tärkeä asia, joka on otettava huomioon suunnittelussa. Kun laitteet käyvät läpi usein korkean ja matalan lämpötilan jaksot, eri materiaalien välille voi kehittyä lämpörasitusta. Jos rakennesuunnittelu ja materiaalien yhteensopivuus eivät ole kohtuullisia, pitkäaikainen kierto voi johtaa rajapinnan halkeilemiseen, delaminaatioon ja jopa eristysvaurioihin.

 

Tästä syystä korkeajännitteisten eristyskomponenttien, kuten sähköisten sulakkeiden eristetyn keraamisen putken, kehitysprosessin aikana on välttämätöntä toteuttaa kattava suunnittelu materiaalien, rakenteen, valmistuksen ja tarkastuksen useista ulottuvuuksista, eikä tuotteen luotettavuutta voida arvioida pelkästään yhden materiaalin suorituskykyindeksin perusteella.
 

 

Tällä hetkellä uusi energiateollisuus on muuttumassa yksinkertaisesti asennetun kapasiteetin laajentamisesta tehotiheyden, järjestelmän tehokkuuden ja toimintavarmuuden parantamiseen. Uusia energiaajoneuvoja kehitetään kohti 800 V{2}}korkeajännitteisiä alustoja, energian varastointijärjestelmiä päivitetään kohti suurempaa tehoa ja pidempään käyttöikää, ja aurinkosähköinvertterit parantavat edelleen muunnostehokkuutta ja tehotiheyttä. Nämä muutokset ovat asettaneet uusia teknisiä vaatimuksia keraamisille materiaaleille.

 

Tulevaisuudessa kehitystäuusia energiakeraamisia osiakiinnittää enemmän huomiota materiaalien suorituskyvyn ja rakennesuunnittelun yhteistyöhön optimointiin. Toisaalta on tarpeen kehittää keraamisia materiaaleja, joilla on korkeampi lämmönjohtavuus, suurempi dielektrinen lujuus ja parempi lämpölaajenemissovituskyky; toisaalta on myös tarpeen parantaa tuotteen mittojen yhtenäisyyttä ja erän vakautta tarkkuusmuovauksen, edistyneen sintrauksen ja automaattisen tarkastuksen avulla.

 

Samaan aikaan keraamisten osien käyttö laajenee vähitellen perinteisistä eristysholkeista, koteloista ja substraateista korkeajänniteliitäntöihin, tehomoduulipakkauksiin, antureisiin, sulakkeisiin ja uusien energialaitteiden tarkkuusrakenneosiin. Korkeajännitteisten sulakkeiden osalta keraamiset materiaalit säilyvät tärkeänä materiaalijärjestelmänä uusissa energiaajoneuvoissa ja energian varastointisuojajärjestelmissä niiden kattavien eristys-, lämmönkestävyys- ja rakenteellisten etujensa ansiosta.

 

Yleisesti ottaen, vaikka keraamiset osat eivät yleensä osallistu suoraan energian muuntamiseen, ne suorittavat avaintoimintoja, kuten eristyksen, lämmönpoiston, suojan, tuen ja luotettavan liitoksen. Uusien energiaajoneuvojen, energian varastoinnin, aurinkosähkön ja korkeajännitteisten tehoelektroniikkatekniikoiden jatkuvan kehityksen myötä keraamiset materiaalit ovat muuttumassa perinteisistä apumateriaaleista tärkeiksi perusmateriaaleiksi, jotka vaikuttavat uusien energialaitteiden turvallisuuteen, tehokkuuteen ja käyttöikään.

 

Tulevaisuudessa keramiikkateknologian innovaatiot, jotka keskittyvät korkeaan luotettavuuteen, korkeaan lämmönjohtavuuteen, korkeaan eristykseen, keveyteen ja tarkkuuteen, edistävät entisestään uusien energialaitteiden kehitystä kohti korkeaa tehotiheyttä, korkeaa hyötysuhdetta ja pitkäaikaista luotettavaa{0}}toimintaa.